基于虚拟现实技术的连铸三维仿真系统研究

发布时间：2021-04-10 02:18

　　连铸即连续铸钢,在钢铁制造领域,连铸是一整套指将钢液处理成铸坯的生产过程,由于工厂的生产环境复杂,限制了冶金专业的学生以及工厂的新员工的临场性的学习与实践,因此学校以及企业不断探索冶金连铸过程的仿真与教学方法。将虚拟现实技术应用在连铸培训中,通过构建三维仿真系统可以给学员一种接近于连铸现场的认识和控制操作的训练,为连铸仿真培训提供了新的思路。整体的主要研究如下:首先,为了增强视景仿真的沉浸感,研究了基于三维建模软件（3ds Max）与虚拟现实引擎（Unity3D）对冶金连铸车间的虚拟三维环境的搭建方法,并设计了虚拟人物模型结合虚拟相机管理工具（Cinemachine）进行虚拟场景的漫游以及视角控制的方式;然后,对连铸生产中定尺切割的生产过程进行研究,为了实现铸坯模型的三维虚拟切割,在分析基于面绘制的三维模型切割方法的基础上,提出了一种子模型重建法用于定尺切割的生产过程的三维仿真,子模型重建法通过铸坯模型离散化形成的子模型与切割火焰的碰撞点为基础对铸坯子模型网格进行虚拟切割和网格重建。实验结果表明,该算法能够真实、有效地对铸坯的三维模型的切割进行仿真,同时配合外部控制系统能够较为真实的再... 

【文章来源】：华北理工大学河北省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

连铸生产工艺在连铸生产开始前首先进行准备工作，主要包括：1）烘烤中间包，使用烘烤

连铸

第3章连铸车间虚拟环境搭建-17-使用3dsMax制作三维模型时，需要在保证模型真实度的情况下对模型进行优化，主要是对场景中的模型的大小和形状进行处理，其难点在于减少模型的点面结构。在模型制作过程中，可以使用多种方法（例如剔除不可见的面、以拉伸替代堆砌、合理切分模型等）对点面进行精简。然后通过对三维模型表面的材质处理增强模型的逼真度。材质处理主要是展UV贴图以及烘培。3dsMax中的模型UV贴图的处理需要使用Photoshop进行细节勾画；烘焙是指植入灯光效果后对场景进行渲染。烘焙渲染既增加虚拟场景真实感，又减少了后期场景中的实时光照，从而达到节约系统资源的效果，部分连铸三维模型如图6所示。a.钢包及钢包回转台b.中间包c.中间包车d.结晶器及振动装置e.扇形段f.火焰切割机g.引锭回收装置h.去毛刺i.喷号机图6连铸三维模型3.2虚拟现实引擎虚拟现实软件系统是一种通过图形图像三维处理进行虚拟现实内容的制作的工具，虚拟现实软件的核心部分称为虚拟现实引擎[34]。常见的虚拟现实软件如美国worldviz公司的Vizard虚拟现实编程平台软件[35]，荷兰的Quest3D三维项目制作软件[36]，中国中视典数字科技独立研发的VR-Platform(VRP)三维虚拟现实开发软件[37]；法国的Virtools三维互动引擎[38]，EpicGames开发的UnrealEngine4引擎[39]以及丹麦UnityTechnologies开发的Unity3D游戏引擎[40]等。系统的开发使用了Unity3D游戏引擎，该引擎的特点是开发环境以交互的图形化界面为主，并且具有跨平台开发与发布的能力，开发环境支持Windows系统、Mac系统、Linux系统并能将开发好的软件根据戏可部署在个人电脑（PC）端，手

【参考文献】：
期刊论文
[1]“钢铁大学”网络平台在冶金工程生产实习中的应用[J]. 张芳,杨吉春,罗果萍,王艺慈,彭军,常宏涛.  中国冶金教育. 2013(04)
[2]VRP虚拟校园建设及其关键技术[J]. 马贺清,陈建平,于淼,于萍萍.  计算机系统应用. 2012(05)
[3]虚拟现实软件研究[J]. 赵蔚,段红.  计算机技术与发展. 2012(02)

博士论文
[1]棒线材流程连铸—轧钢区段运行节奏优化及仿真研究[D]. 石鑫越.钢铁研究总院 2018
[2]炼钢—精炼—连铸生产过程优化调度方法研究[D]. 孙亮亮.东北大学 2014

硕士论文
[1]分布式虚拟维修系统的多场景协同机制研究[D]. 王浩.中国民航大学 2019
[2]基于Unity3D的机械产品虚拟仿真及增强现实应用技术研究[D]. 马帅.河北科技大学 2017
[3]多人在线虚拟现实社交系统的设计与实现[D]. 别伟成.北京理工大学 2016
[4]多人协作的小修作业虚拟仿真培训系统研究[D]. 岳岩岩.东北石油大学 2016



本文编号：3128758